[实用新型]新型光学功能膜传感器

说明书

本实用新型属光学传感器类，具体地说是一种新型光学功能感器。

在现代工农业生产、医药、化工、食品等行业及人民日常生活中，经常需要对一些叁量进行检测，例如：环境、物质的湿度，液体中离子的浓度(如钾、钠、钙、氢离子)，易燃、易爆、有毒气体的浓度(如一氧化碳、二氧化碳、氢气、氯气、硫在氢、烷类气体)等迫切需要一种结构简单，可靠、检测灵敏、稳定，易于工业化生产制作，工艺加工简便，成本低廉，使用寿命长的新型功能传感器。

然而，虽然已出现多种类型的离子敏传感器，气体浓度传感器，湿度传感器，生物传感器，但迄今为止，尚没有采用规范化光学结构，利用光学折射测试原理，根据光学敏感面上附着的功能膜光学参数变化来进行多功能多用途传感捡测的光学功能膜传感器出现。这种传感器具有结构简单，设计规范，制作简便，功能完善，成本低廉之特点。对规范的光学结构的专用光学传感棱镜表面，蒸镀不用功能膜，则可形成不同的传感器。改变和控制规范的光学结构的几何参数和功能膜的物理参数，即可有效地制作出宽范围各种不同功能和性能的光学功能膜传感器。

本实用新型由专用光学传感棱镜，功能敏感膜，光纤传输光发射器，光纤传输光接收器，传感器装架基座及传感器外壳组成。其中专用光学传感棱镜采用光折射率η大于1.5的光学玻璃，人造宝石晶体等光学介质材料制作成具有上、下两个对称平行面，左、右两个对称倾角α的梯形光学敏感面，其下沿四周具有略突出的周棱的特有形状，其关键参数对称倾角α通常在10°-75°之间选取。功能敏感膜根据传感器所要检测的参数不同，选取不同的敏感薄膜材料，采用蒸镀，淀积，溅射及涂附的方式，使其以100A°-1000μm的厚度附着于具有两个对称倾角α的光学敏感面上或其中之一上或上对称平行面上；敏感薄膜材料的敏感性是指该材料的等效光折射率可以随环境、检测参数的变化而变化。例如：采用多孔性AL₂O₃材料附着，随环境湿度的变化，其等效光折射率发生变化。采用掺杂稀有元素的Pd薄膜淀积，可实现其对氢气浓度检测的敏感性。光纤传输光发射器由微型固体光源，石英光纤或玻璃光纤束或塑料光纤传输线、平行光转换器串联构成。微型固体光源可由可见光，红外光固体发光器件加工组装使出光面对准光纤传输线尾端面形成；光纤传输线的直径及长度根据实际需要确定。平行光转换器可由棒形光学玻璃自聚焦透镜专门加工装配于光纤传输线头部而形成，也可采用光学玻璃或人造宝石球透镜装配在光纤传输线头部形成。光纤传输接收器由微型固体光探测器，石英光纤或玻璃光纤束或塑料光纤传输线，聚光转换器串联构成。微型固体光探测器由固体光探测器件加工组装使其光接收面准直于光纤传输线尾端构成。光纤传输线的直径和长度根据实际需要确定。聚光转换器可由棒形光学玻璃自聚焦透镜串接于光纤传输线头部而形成，也可采用光学玻璃或人造宝石球透镜装配固定在光纤传输线的头部形成。传感器装架基座采用金属或塑料或陶瓷材料制作成园柱形，其园柱形端面严格垂直于柱高。且有两对称孔严格垂直并穿通其两端面。两孔直径和光发射器的平行光转换器，光接收器的聚光转换器外径相匹配。传感器外壳由金属或塑料材料制作成园筒状，分壳体和壳盖两部分，壳体的内径和传感器装架基座的外径相匹配，壳盖由螺纹与壳体耦合，起到对传感器的密封，固定成一体的作用。

图1是本实用新型的结构示意图。

图2是本实用新型附着功能敏感膜的专用光学传感棱镜的示意图。

下面结合附图对实用新型实例作进一步描述。